Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Краткий исторический обзор кариологических исследований рыб 9
2. Кариосистематика и эволюция лососевидных рыб над-семейства Salmonoidea 16
3. Хромосомный полиморфизм у рыб и некоторых других позвоночных 33
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 45
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ХРОМОСОШОГО ПОЛИМОРФИЗМА В Р0П1ШН-
СКИХ СТАДАХ (ПОПУЛЯЦИЯХ) РАДУЖНОЙ ФОРЕЛИ SAIMO
GAIRDNERI (IRIDEUS G.) 56
1. Исследование внутрииндивидуалъного хромосомного полиморфизма в датском и гостилицком стадах радужной форели 56
2. Анализ хромосомного полиморфизма в разных семьях датского и гостилипкого стада радужной форели 61
3. Сравнительный анализ хромосомного полиморфизма роп-шинских стад радужной форели 72
4. Исследование хромосомного полиморфизма в разновозрастной выборке радужной форели из датского стада с помощью колхининового метода 92
5. Обсуждение 92
ГЛАВА ІV. КАРИОЛОГИЧЕСКЙЙ АНАЛИЗ РОПШЙНСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ РУЧЬЕВОЙ ФОРЕЛИ (SALMO TRUTTA m. FARIO L.) 104стр.
ГЛАВА V. СРАВНИТЕЛЬНО-КАРИОЛОГИЧЕСКЙЙ АНАЛИЗ СИГОВЫХ РЫБ
1. Результаты кариологического анализа пяти форм рода Coregonus 112
2. Обсуждение 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160
ВЫВОДЫ 166
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 169
ЛИТЕРАТУРА 172
ПРИЛОЖЕНИЕ 203
- Краткий исторический обзор кариологических исследований рыб
- Исследование внутрииндивидуалъного хромосомного полиморфизма в датском и гостилицком стадах радужной форели
- КАРИОЛОГИЧЕСКЙЙ АНАЛИЗ РОПШЙНСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ РУЧЬЕВОЙ ФОРЕЛИ (SALMO TRUTTA m. FARIO L.)
- Результаты кариологического анализа пяти форм рода Coregonus
Введение к работе
Из всех позвоночных, живущих на Земле, рыбы представляют собой огромную полифилитическую группу. По числу видов только одни костистые рыбы оставляют далеко позади все другие классы позвоночных, вместе взятые. Они насчитывают примерно 25 тысяч видов, или около 60$ от общего числа всех видов позвоночных (ba&Ler et al., 1962; Greenwood et al., 1966). Способность этой группы к широкой адаптации ведет к использованию различных водных обиталищ, к захвату весьма специализированных экологических ниш.
Лососевидные рыбы представляют собой особо ценную в промысловом отношении группу костистых рыб. Они требуют особенно пристального внимания и всестороннего изучения, поскольку их численность в естественных водоемах резко снизилась за последние десятилетия. Исследования этой группы как отечественными, так и зарубежными ихтиологами начались уже давно и дали замечательные результаты (Берг, 1948; Gasowska, i960? Шапошникова, 1968; Световидов и др., 1975; Решетников, 1977 и др.). Начиная с середины XX века, с развитием новых биологических методов - генетических, биохимических и кариологических - уровень исследований поднялся на новую качественную ступень. В настоящее время с помощью кариологического метода исследовано большинство видов лососевидных рыб. Особенно тщательно изучено
СемеЙСТВО Salmonidae, ТОГДа как Семейства Coregonidae и Thy-
maiiidae изучены в меньшем объеме. В общей сложности в настоящее время кариотипы установлены примерно у 1500 видов костистых рыб. Этого количества явно недостаточно, поскольку резуль-
-5.-
таты кариологического анализа представляют большой интерес для ихтиологов, цитогенетиков и селекционеров. Кариотипический анализ является ценным инструментом для целей систематики, в частности, при идентификации родственных видов, и для разработки эволюционных проблем. Применение кариологического метода со временем обещает стать еще более перспективным, особенно в сочетании с генетическими и биохимическими методами. Подобный комплексный подход особенно ценен в тех случаях, когда исследуемые виды имеют морфологически сходные кариотипы.
Кариологический анализ, как выяснилось, может давать практические результаты, будучи использованным в рыбоводстве и селекции. Поскольку многие лососевидные рыбы являются селекционными объектами, сравнительный кариологический анализ на уровне видов, подвидов, отдельных популяций и стад должен стать неотъемлемой частью рыбоводных и селекционных исследований. В случае естественной и искусственной гибридизации с помощью этого метода можно выявить гибридные и исходные родительские формы.
Таким образом, кариологический анализ оказывается необходимым инструментом исследователя для решения целого ряда теоретических и практических задач.
В нашей работе проанализированы кариотипы 7 форм лососе-видных рыб. Две из них принадлежат к роду Saimo, а 5 других -к роду Coregonus. Цели исследования лососевых и сиговых рыб несколько отличались. Лососевые рыбы к началу нашей работы были уже, как отмечено выше, хорошо изучены кариологами, тогда как сиговые, особенно обитающие на территории Сибири, исследованы слабо, а некоторые и вовсе не были изучены. На лососевых мы преследовали цель сравнить изменчивость кариотипов ропшин-
ских стад (популяций) радужной и ручьевой форели и проследить, есть ли связь между кариотипической структурой этих стад и их рыбоводно-биологическим и селекционным состоянием. У сиговых рыб рода Coregonus мы задались целью получить общую характеристику кариотшюв, чтобы составить представление о кариосис-тематике изученных объектов.
Указанные цели определили постановку следующих задач:
Исследовать хромосомную изменчивость в двух разных стадах радужной форели.
Выявить наличие (или отсутствие) хромосомного полиморфизма в ропшинском стаде ручьевой форели.
Охарактеризовать кариотипы 4-х форм сиговых рыб p. coregonus, завезенных из Западной Сибири, - пеляди, муксуна, пыжьяна и чира, и одной европейской формы - чудского сига.
Установить филогенетические связи между исследованными кариотипами p.Coregonus.
В работе выявлен и впервые исследован характер хромосомной изменчивости у радужной форели в ропшинских селекционных стадах. Для этой цели применен посемейный анализ и проведены сравнения на внутрисемейном (индивидуальном), межсемейном и межпопуляционном уровнях. Исследования, проведенные на радужной форели, вносят определенный вклад в понимание эволюционного статуса этого вида. Высказано предположение, что характер хромосомного полиморфизма зависит от частоты внутривидовой гибридизации и интенсивности предшествующей селекционной работы. Установлено наличие хромосомного полиморфизма в ропшинском стаде ручьевой форели.
Кариологические исследования, проведенные на сигах, проливают свет на их сложную систематику. Впервые охарактеризова-
ны кариотипы ряда представителей сиговых рыб, а именно - чудского сига, муксуна, пыжьяна, чира. Уточнен кариотип пеляди. Показано, что вопреки сложившемуся мнению, не все представители p.coregonus имеют диплоидное число хромосом 2п=80. Анализ хромосомных нарушений в раннем эмбриогенезе в разных селекционных стадах пеляди выявил довольно значительную их частоту.
Результаты посемейного анализа хромосомной изменчивости, проведенного в стадах радужной форели, необходимы для дальнейшей селекционной работы. Показано, что степень хромосомного полиморфизма отражает рыбоводно-биологическое и селекционное состояния стад. Чем выше эти показатели, тем ниже уровень хромосомного полиморфизма.
Детальный анализ хромосомных нарушений в раннем эмбриогенезе пеляди выявил, что в селекционных стадах процент хромосомных нарушений ниже, чем в стадах, где не ведется селекция. Этот анализ помогает прогнозировать отход эмбрионов, вызванный генетическими факторами. Установленная степень сходства и различий кариотипов у исследованных форм p.coregonus помогает успешному проведению работ по внутри- и межвидовой гибридизации, которая стала в последнее время практиковаться в промышленных масштабах. Точные кариотшшческие данные позволяют выявить степень засоренности маточных стад сиговых рыб гибридами, особенно в случае гибридизации с чиром. Кариотип чира, как оказалось, особенно сильно отличается от кариотипов других сиговых.
Таким образом, в работе осуществлен анализ хромосомного полиморфизма робертсоновского типа в двух стадах радужной форели из Рошпи с целью выявления связи между кариотипической структурой ропппшских стад радужной форели и их рыбоводными и
селекционными показателями. Описана хромосомная изменчивость в ропшинском стаде ручьевой форели. Охарактеризованы кариотшш пяти форм сиговых рыб p.Coregonua, четыре из которых описаны впервые. Эти результаты проливают свет на сложную систематику этого рода. Результаты исследований могут быть использованы в рыбоводно-селекционных работах, в частности при проведении межвидовой гибридизации и при контроле за выживаемостью эмбрионов.
В заключение сердечно благодарю моего научного руководителя Лидию Архиповну Чубареву за большую помощь, которую она мне оказывала на протяжении многих лет.
Сердечно благодарю Валентина Сергеевича Кирпичникова за поддержку моих исследований и ценные советы.
Я искренне благодарна Марине Анатольевне Андрияшевой, старшему товарищу по работе, которая способствовала завершению этого труда.
Обращаю слова признательности Галине Георгиевне Савостьяновой, оказавшей помощь в получении материала, необходимого для исследования кариотилов радужной и ручьевой форели.
Выражаю искреннюю благодарность за доброе отношение к моей работе моим коллегам и товарищам по работе - Р.В. Казакову, Б.Б. Волошенко, Г.В. Федоровой, А.С. Зоновой и многим другим.
Краткий исторический обзор кариологических исследований рыб
Кариологические исследования рыб в широких масштабах долго задерживались из-за отсутствия адекватных методик, позволяющих анализировать большое количество мелких хромосом в наборах большинства видов. Однако отдельные попытки такого рода предпринимались уже давно (Pinney, 1918; Foley, 1926; Friedman, Gordon, 1934; Makino, 1934, 1937, 1939; Прокофьева,1935; Pomini, 1939; Svardson, Wickbom, 1939; Wickbom, 1943). Правда, часть результатов впоследствии пришлось пересмотреть, но некоторые из них оказались достоверными.
Фолей (Foley, 1926), исследуя сперматогенез у евдошки Umbra limi, точно определил число хромосом у этого вида, что впоследствии было подтверждено другими авторами (Prakken et ai., 1955; Beamish et al., 1971). A.A. Прокофьева (1935) проанализировала хромосомные комплексы некоторых представителей семейства Salmonidae, используя эмбриональный материал. Ее данные, отличающиеся большой достоверностью и четкостью, позднее также были подтверждены многими исследователями (Svardson, 1945; Sees, 1964; Uygren et al., 1971 b,с и другие). Макино. (Makino, 1939) правильно определила кариотип карпа Cyprinus carpio Ь.
Работа Свердсона (Svardson, 1945) по хромосомам лососевых Северо-Западной Европы поставила кариологические исследования рыб на новую качественную ступень. Используя методику давленых препаратов на эмбриональном материале, он получил результаты, которые, в основном, остаются верными и на сегодняшний день. Хороших успехов по кариосистематике лососевых достигли американские исследователи Саймон и Доллар (Simon,1963, 1964; Simon, Dollar, 1963). Несколько позже, используя ту же методику, Бук (Вооке, 1968, 1970, 1975) исследовал кариотипы некоторых видов сиговых рыб Канады и Северной Америки. Его данные долгое время оставались наиболее убедительными и полными по кариосистематике семейства Coregonidae. Ногуза (Hqgusa, 1960) провел обширное исследование кариотипов многих видов из разных семейств костистых рыб. Он использовал методику срезов семенников. Всего было изучено 57 видов. Однако, несмотря на столь большую работу, проделанную этим автором, очень многие его результаты оказались ошибочными.
Изучение хромосомных комплексов рыб получило большое развитие за последние 10-15 лет вследствие разработки более усовершенствованных методик. Были исследованы новые группы костистых рыб - целые семейства, рода, а также отдельные виды, проверены и уточнены хромосомные комплексы многих видов, которые изучали ранее. Получили развитие сравнительные кариосистемати-ческие исследования внутривидовых группировок, вплоть до изучения отдельных популяций.
class2 ИССЛЕДОВАНИЕ ХРОМОСОШОГО ПОЛИМОРФИЗМА В Р0П1ШН-
СКИХ СТАДАХ (ПОПУЛЯЦИЯХ) РАДУЖНОЙ ФОРЕЛИ SAIMO
GAIRDNERI (IRIDEUS G.) class2
Исследование внутрииндивидуалъного хромосомного полиморфизма в датском и гостилицком стадах радужной форели
Как указано в главе П, для исследования были взяты выборки особей из стад радужной форели, разводимых на ЦЭС "Рошпа" -датского и гостилицкого. В каждой популяции изучено потомство от 10 пар родительских особей, строго отдельно от каждой пары. Причем 10-15 всех взятых в анализ икринок оказались неоплодо-творенными. В обеих популяциях проанализировано в общей сложности 1110 метафазных пластинок от 700 эмбрионов. Из этого количества было отобрано в обеих популяциях 635 лучших метафазных пластинок от 217 эмбрионов из 13 семей. Эти 635 метафазных пластинок несли робертсоновские транслокации разного рода в разном соотношении. В ходе наших исследований во всем объеме материала на всех уровнях мы обнаружили хромосомный полиморфизм в пределах 58-64 хромосом. При этом число хромосомных плеч оставалось равным 104. Соотношение двуплечих и одноплечих хромосом меняется строго определенным образом (табл.5). Анализ хромосомного полиморфизма на индивидуальном, межсемейном и популяпионном уровнях и составил цель наших исследований, изложенных в данной главе.
КАРИОЛОГИЧЕСКЙЙ АНАЛИЗ РОПШЙНСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ РУЧЬЕВОЙ ФОРЕЛИ (SALMO TRUTTA m. FARIO L.)
Кариологический анализ ручьевой форели из ропшинской популяции выполнен с применением эмбриональной и колхипиновой методик. Однако эмбриональная методика явилась главенствующей в наших исследованиях, и мы сначала остановимся на данных, полученных с ее помощью.
Для индивидуальных скрещиваний взяли 7 пар родительских особей и исследовали потомство кавдой родительской пары отдельно. То есть, как и на радужной форели, был проведен посемейный анализ. Проанализировано 850 метафазных пластинок у 250 эмбрионов. Из этого числа окончательно отобрали 478 мета-фаз у 140 эмбрионов. Остальные метафазы были отбракованы.
Из отобранных 478 метафазных пластинок большинство имело 2п=78 (табл.13). Остальные клетки имели 2п=783. Кроме клеток с 78 хромосомами наиболее часто встречались клетки с 80 хромосомами. Наблюдавшийся небольшой разброс по числу хромосом обусловлен либо робертсоновскими транслокациями, либо некоторым нарушением митотических делений, что в свою очередь должно вызывать появление анеуплоидных клеток. Все эти данные представлены в таблице 13.
При модальном диплоидном числе хромосом, равном 78, число хромосомных плеч в большинстве случаев составляет 98. При этом число двуплечих хромосом равняется 20, а одноплечих соответственно 58 (рис. 22-23).
Результаты кариологического анализа пяти форм рода Coregonus
Чудской СИГ (Coregonus lavaretus maraenoidea /Pol.jakov/) Чудской сиг - одна из многочисленных внутривидовых форм coregonus lavaretus. Аналогичные формы есть в Северо-Заладной Европе, которые населяют внутренние водоемы вдоль южных берегов Балтики.
Для кариологического анализа чудского сига взяты 32 особи (сеголетки). Из этого количества только от 8 рыб были получены метафазные пластинки, пригодные для анализа. У остальных рыб метафазы оказались плохого качества. Кариотип чудского сига охарактеризован по 25 нормальным метафазам с модальным числом хромосом 2п=80 при №=102 (рис.24). Кроме того, на 7 метафазных пластинках выявлены анеуплоидные хромосомные наборы с большей или меньшей нехваткой хромосом, в основном, акроцентрических (табл.14). Явление это вполне закономерно и было описано в литературе (Hygren et al., 1968,- Баршене,1979).
В таблице 14 обращают на себя внимание количественные характеристики двух метафазных пластинок с 79 и 81 хромосомами. Они представляют особый интерес в том отношении, что отклонение в числе хромосом от модального связано в этом случае с робертсоновскими транслокациями
